能源本13级机械设计基础课程设计说明书

1、 机械设计基础课程设计计算说明书学院： 食品工程学院 班级： 能源与动力工程 姓名： 李梦倩 学号： 20132916290 指导教师：邹欣华 题目： 单 级圆柱齿轮减速器链传动设计一、传动简图二、原始数据：输送带工作拉力F1800 N，滚筒直径D300mm，滚筒长度=500mm, 输送带速度V 1.5m/s。三、工作条件：单班制，连续单向运转，有轻度冲击，环境温度 25 °C。四、使用年限：寿命 15年 。五、输送带速度：允许误差±5%。六、设计工作量1、减速器装配图1张（A1）。2、零件图1张（A3）。3、设计说明书1份。目录1、传动方案拟定.42、电动机的选择.43、

2、计算总传动比及分配各级的传动比.64、运动参数及动力参数计算.65、传动零件的设计计算.76、减数器装配草图设计.97、轴的设计计算.108、滚动轴承的选择及校核计算.169、键联接的选择及计算.1910、设计参考资料目录11、结束语计算过程及计算说明结果1、传动方案拟定第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级链传动1.1工作条件：使用年限15年，工作为一班工作制，载荷轻微冲击，环境灰尘极少。1.2原始数据：滚筒圆周力F=1800N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=300mm；滚筒长度L=500mm。1.3传动简图（图1）2、电动机选择2.1电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2.2电动机功

3、率选择：2.2.1传动装置的总功率：总=联×2轴承×齿轮×链×滚筒 =0.99×0.982×0.97×0.90×0.95×0.96=0.7572.2.2电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=1800×1.5/1000×0.757=3.6KW图12.2.3确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.5/×300=95.54r/min 按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围

4、I=36。取链传动比I1=13，则总传动比理时范围为I=318。故电动机转速的可选范围为n=I×n筒=（318）×95.54=286.621719.72r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。2.2.4确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M1-6。其主要性能：额定

5、功率：4.0KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量73kg。因为4.03.6，所以电动机符合工作要求3计算总传动比及分配各级的伟动比3.1总传动比： I总=n电动/n筒=960/95.54=10.053.2分配各级伟动比据指导书P7表1，取链I链=2.5（单级减速器I=36合理）I总=I齿轮×I链I齿轮=I总/ I链=10.05/2.5=4.024运动参数及动力参数计算4.1计算各轴转速（r/min）n I=n电机=960r/minnII=n I /I齿轮=960/4.02=238.8(r/min)4.2计算各轴的功率（KW）PI=P电动机×联=4.0

6、5;0.99=3.96 KWPII=PI×轴承×齿轮=3.96×0.96×0.97=3.76KW4.3计算各轴扭矩（N·mm）TI=10.02×106PI/nI=10.02×106×3.96/960=41600N·mmTII=10.02×106PII/nII=10.02×106×3.76/238.8 =150380N·mm 5传动零件的设计计算5.1齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，

7、齿面硬度为240285HBW。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度229286HBW；根据课本P139表6-12选9级精度。 (2)按齿面接触疲劳强度设计 确定有关参数如下：传动比 I齿=3.77 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3.77×20=76 实际传动比 I0=76/20=3.8传动比误差： i-i0/I=3.8-3.77/3.77=0.79%<2.5% 可用齿数比： u=i0=6由课本P126表6-10取 d=0.9 (3)转矩T1T1=10.02×106×P/n1=10.02×106×3.96/960 =416

8、00N·mm (4)载荷系数k 由课本P128表6-7取 k=1.5 (5)许用接触应力HH1= (380+HBW)=(380+260)=640Mpa H2= (380+0.7HBW)=(380+0.7×240)=548MpaF1=(155+0.3HBW)=(380+0.7×8 260)=233MpaF2= (140+0.2HBW)=(140+0.2×240)=188Mpa(6)由 d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431.5×41600×(3.8+1)/0.

9、9×3.81/3mm=49.86mm模数： m=d1/Z1=49.86/20=2.493mm根据课本P107表6-1取标准模数：m=2.5mm确定有关参数和系数分度圆直径： d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2.5×76mm=300mm计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+76)=120mm根据课本124齿宽： b=dd1=0.9×50mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齿形系数YF 根据齿数Z1=20,Z2=76由查表得YF1=2.97 YF2=2.23(8)校核齿根弯曲疲劳强度F1=2kT

10、1 YF1/bd1m=2×1.5×39400×2.79/45×50×2.5=58.6MPaF1=233MPaF2=F1× YF2 / YF1 =46.8MPaF2=188MPa故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60×1000=1.2m/s V=1.2m/s2m/s 采用脂润滑圆周由课本p124表9-5 齿轮精度等级为9级6 减数器装配草图设计原则一般，设计总是从装配图的设计开始的。大部分零件的结构和尺寸是在装配草图设计

11、阶段决定的，在这个阶段的过程中，要综合考虑零件的强度、刚度、制造工艺、装配、调整和润滑等各个方面。目的是观察最初确定的运动参数、各传动件的结构和尺寸是否干涉，同时，在绘图工程中定出轴的结构、跨距及受力点的位置，以便验算轴的强度、滚动轴承的寿命。 最后，确定出所有零部件的结构和尺寸，为工作图的设计打下基础。7轴的设计计算 7.1 输入轴的设计计算7.1.1按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据课程设计指导书P21例题（1）、初步确定减速器外伸段轴颈d=（0.81.0）d电机=（0.81.0）×38=30.438mm（2）、选择联轴器由传动装置工作条件拟选用弹簧柱销连轴

12、器（GB501485）。计算转矩 TC =KAT=1. 5×39.8=59.7NmT=10.02P/n= 39.8Nm 其中KA =1.25 1.5此处取1.5查表2.51及核对轴颈后选择HL3联轴器（3）、最后确定减速器告诉轴外伸段直径为d=32mm7.1.2轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度工段：d1=32mm 长度取L1=90 mm h=2c c=1mmII段: d2=d

13、1+2h=32+2×1=34mm 初选用深沟球球轴承，其内径为35mm,宽度为17mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为17mm ，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为64mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（64+17+2）=83mmIII段直径 d3=38mmL3=50 -2=48mm段直径 d3=38mmh=2c c=2mmd4=d3+2h=38+2×2=42 mm 长度与右面的套筒相同，即L4=5mm段直径d5=34mm. 长度L5=29mm由上述轴各

14、段长度可算得轴支承跨距L=255mm7.1.3按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知 d1=50mm求转矩：已知 T1=41600N·mm求圆周力：Ft根据课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=2×41600/50=1664N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1579×tan200=573.6N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=42mm(1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=286.8NFAZ=FBZ=Ft/2=832N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。

15、截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=286.8×21=6.02N·m (3)绘制水平面弯矩图（如图c） 图截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=798.5×21=16.76N·m (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(6.022+16.762)1/2=17.8N·m (5)绘制扭矩图（如图e）转矩： T=10.02×（P2/n2）×106=150N·m (6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：M=MC2+(T)21/

16、2=17.892+(1×141)21/2=142N·m (7)校核危险截面C的强度由式（6-3）e=M/0.1d33=142/0.1×383=25.9MPa< -1b=60MPa该轴强度足够。 7.2 输出轴的设计计算7.2.1按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBW）根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=120dc(P3/n3)1/3=120(3.76/254.6)1/3=29.44mm取 d=34mm7.2.2轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面

17、用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选6027型深沟球轴承，其内径为40mm，宽度为18mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为21.5mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。 (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知 d2=300mm求转矩：已知 T2=141N·m求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=2×141

18、5;103/190=1484.2N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Ft·tan=1484.2×0.36379=540.2N两轴承对称LA=LB=42mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=1484.2/2=270.1NFAZ=FBZ=Ft/2=540.2/2=742.1N (2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=270.1×42=5.67N·m (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=742.1×42=15.58N·m (4)计算合成弯

19、矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（5.672+5.082）1/2 =5.08N·m (5)计算当量弯矩：根据课本P235得=1M=MC2+(T)21/2=5.082+(1×141)21/2 =141.09N·m (6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=M/（0.1d）=141.09/(0.1×1903)=25.7Mpa<-1b=60Mpa此轴强度足够8滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命10×365×8=29200小时8.1计算输入轴承 （1）已知 n1=960r/min两轴承径向反力： FR1=FR2=

20、573.6N初先两轴承为深沟球轴承6207型根据课本P214（例）得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=361.4N (2) FS1+F=FS2 F=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=361.4N FA2=FS2=361.4N (3)求系数x、yFA1/FR1=361.4N/573.6N=0.63FA2/FR2=361.4N/573.6N=0.63根据课本P192表（12-12）得e=0.44FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0 (4)计算当量载荷P1、P2根据课本P191表（12-10

21、）取f P=1.5根据课本P212（11-6）式得P1=f P(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×573.6+0)=860.4NP2=f p(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×573.6+0)= 860.4N (5)轴承寿命计算P1=P2 故取P=860.4N深沟球轴承=3根据手册得6207型的Cr=19800N由课本P191（12-11）式得LH=16670/n(f t Cr/P)=16670/960×(1×19800/750.3)3=319503.9h>29200h预期寿命足够8.2计算输出轴承 (1)已知 n=

22、254.6r/min F=0 FR=FAZ=540.2N试选6207型深沟球轴承根据课本P265表（11-12）得FS=0.63FR,则FS1=FS2=0.63FR=0.63×540=340.6N (2)计算轴向载荷FA1、FA2FS1+F=FS2 F=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷： FA1=FA2=FS1=340.6N (3)求系数x、yFA1/FR1=340.6/540.2=0.63FA2/FR2=340.6/540.2=0.63根据课本P192表（12-12）得：e=0.68FA1/FR1<e x1=1 y1=0FA2/FR2<e x2

23、=1 y2=0 (4)计算当量动载荷P1、P2根据P191表（112-10）取 f P=1.5根据式（12-19）得P1=f P(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×540.2)=810.3NP2=f p(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×540.2)= 810.3N (5)计算轴承寿命LHP1=P2 故P=810.3 =3根据手册P71 6207型轴承Cr=19800N根据课本P191 表（12-9）得：ft=1根据课本P212 （11-10c）式得L h=16670/n(f t Cr/P) =16670/254.6×(1×

24、;19800/810.3)3 =952266.9h>29200h此轴承合格9键联接的选择及校核计算9.1输入轴采用平键联接轴径 d1=32mm,L1=80mm查手册得，选用A型平键，得：键A 10×8 GB1096-79 l=L1-b=80-10=70mmT1=41.6N·m h=8mm根据课本P243（10-5）式得p=4T2/dh l=4×41600/32×8×70 =8.79Mpa<R (110Mpa)9.2输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径 d2=38mm L2=40mm T=41.6N·m查手册P51 选A型平键键

25、12×8 GB1096-79l=L3-b=40-12=28mm h=8mmp=4T/dh l=4×41600/38×8×28 =18.5Mpa<p(110Mpa)9.3输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径 d3=44mm L3=40mm T=150 N·m查手册P51 选用A型平键键12×8 GB1096-79l=L2-b=40-12=28mm h=8mm据课本P243式（10-5）得p=4T/dh l=4×150000/44×8×28=61Mpa<p(110Mpa)10设计参考资料目录所用到的参

26、考资料都可以列出，如：1机械设计基础课程设计：孙德志主编，沈阳：东北大学出版社，2000.122机械制图：大连理工大学主编北京：高等教育出版社，2007.63机械设计基础： 韩泽光主编北京：机械工业出版社11结束语在两周的课程设计中，我不断的尝试使用新的方法来完成它。可是第一次做课程设计，没有经验，一些数据难以掌握，问题的答案模棱两可，会影响其制作效果。 对于本次课设，我收获非常多，通过与同学的讨论，我发现了与自己不同的想法思路，可是有的时候会各持己见谁到不让，都有自己的道理，有的时候大家的玩笑还可以减轻整日作图的疲惫，这使我意识到还有好多知识是自己没有掌握的，好多东西都是在课设的时候遇到了现开始找书把知识点看会了在继续计算画图，画草图是最难的，要不断的计算各种零件的各种尺寸，大到齿轮、轴，小到螺钉、垫片。知识只有靠自己不断的理解和吸收，才能不断增加。减速器装配草图F=180